本发明提供基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，包括以下步骤：建立实验模型；对实验模型进行极化曲线测试；调整操作条件；绘制极化曲线与功率曲线；建立相应的数值矩阵；将物理场分布进行数值表示，得出PEMFC非均匀性的大小；在不同操作条件下，绘制在同一坐标系下PEMFC温度分布、电流密度分布非均匀性关于电流密度的关系图；绘制关于电流密度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线,温度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线；提取相应的特征表达式计算出PEMFC输出功率；对比传统的极化/功率曲线与非均匀性PEMFC输出功率的曲线，以及计算出的PEMFC输出功率，即可得出不同电流密度下的最佳运行温度。
1.基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤1，建立PEMFC实验模型，根据PEMFC实验模型建立PEMFC的极化曲线；
步骤2，对PEMFC实验模型进行极化曲线测试，电流密度变化为阶跃函数变化，从零到极限电流密度，其中，对每一个测试电流，提供足够且等间隔的时间让PEMFC达到稳态，记录每一个测试电流对应PEMFC达到稳态时PEMFC的输出电压和输出功率；同时，记录每一个测试电流对应PEMFC运行过程中的电流密度和温度；绘制不同温度操作条件下PEMFC的极化曲线/功率曲线；
步骤3，调整PEMFC的操作条件，每调整一次PEMFC的操作条件，重复步骤2一次直至不再调整PEMFC的操作条件则执行步骤4；
步骤4，在同一坐标系下绘制以同一操作参数为变量的PEMFC极化曲线与功率曲线；
步骤5，根据步骤2记录的电流密度和温度，建立相应的数值矩阵；将物理场分布进行数值表示，得出PEMFC在某一时刻或输出电流下非均匀性的大小；
步骤6，在不同操作条件下，分别根据操作参数绘制在同一坐标系下PEMFC温度分布、电流密度分布非均匀性关于电流密度的关系图；
步骤7，根据PEMFC的极化曲线，首先确定PEMFC的适宜运行温度范围；其次对步骤5中数值 矩阵的非均匀性的标准差进行归一化处理，再绘制关于电流密度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线,温度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线；
步骤8，根据适宜温度运行范围内电流非均匀性与PEMFC输出功率的关系，提取相应的特征表达式计算出PEMFC输出功率；
步骤9，将步骤2中绘制的不同温度操作条件下PEMFC的极化曲线/功率曲线和步骤7中绘制的电流密度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线/温度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线进行对比，根据对比结果和步骤8中计算出的PEMFC输出功率，选取得出在不同电流密度运行下的最佳运行温度。
2.根据权利要求1所述的基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于：所述PEMFC实验模型包含印刷电路板。
3.根据权利要求2所述的基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于：所述步骤3中调整PEMFC的操作条件包括温度、进气压力、气体过量系数或相对湿度。
4.根据权利要求3所述的基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于：所述步骤4中PEMFC实验模型的操作参数的变量为温度，且以温度每次变化10℃，分别绘制30℃至80℃区间，各温度对应的PEMFC功率曲线。
5.根据权利要求4所述的基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于：所述步骤5中根据电流密度和温度分布，建立相应的数值矩阵，具体过程如下：分别建立电流密度数值矩阵和温度数值矩阵，表达式如下：
其中，I(k)，T(k)分别表示步骤2中每一次数据记录下PEMFC的电流密度、温度，带有不同下标的i，t分别表示不同位置中的印刷电路板对应位置下PEMFC的电流密度、温度；m和n代表数字序号变量，分别作为i，t的下标变量用以表示不同位置；k代表测试记录序号。
6.根据权利要求5所述的基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于：采用表征数据离散程度的标准差分别对电流密度数值矩阵与温度数值矩阵中的非均匀性进行量化描述，相关的表达式如下：其中，EI(k)，ET(k)分别表示电流密度数值矩阵与温度数值矩阵的均值，SI(k)，ST(k)分别表示电流密度数值矩阵与温度数值矩阵中数据的标准差，用于量化描述电流密度、温度的非均匀性。
7.根据权利要求6所述的基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于：所述步骤7中对数值矩阵的非均匀性的标准差进行归一化处理的表达式如下：其中，HI(k)代表电流密度数值矩阵的标准差；HT(k)代表温度数值矩阵的标准差；SImin代表电流密度数值矩阵中数据的最小值；SImax代表电流密度数值矩阵中数据的最大值；
STmin代表温度数值矩阵中的最小值；STmax代表温度数值矩阵中的最大值。
8.根据权利要求7所述的基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于：所述步骤8中计算PEMFC输出功率的表达式如下：P(HI)＝P0+A×HI+B ln(1‑C×HI)
P0为功率初值，A，B，C为多项式系数，HI为归一化处理后的电流非均匀性的值，P(HI)为PEMFC输出功率。
9.根据权利要求1所述的基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于：所述步骤1中的PEMFC实验模型为利用计算流体力学仿真软件建立的PEMFC仿真模型。
10.根据权利要求9所述的基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，其特征在于：所述利用计算流体力学仿真软件建立具体过程为：利用计算流体力学仿真软件首先建立同真实实验测试用的PEMFC实验模型具有相同尺寸、材料及参数的PEMFC仿真模型；利用仿真软件中的PEMFC模块和用户自定义函数，依据真实实验测试时的操作参数对PEMFC仿真模型进行仿真运行，同样得到该操作参数下的极化曲线；通过真实实验测试用的极化曲线与仿真PEMFC仿真模型的极化曲线进行对比验证仿真结果的有效性，误差在10％以内，则进行步骤2，否则重复步骤1。
基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法
技术领域
[0001] 本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法。
背景技术
[0002] 长久以来，国际社会高度关注由于化石能源消耗带来的能源短缺与环境污染问题，并逐步开展对环境友好、可持续的能量转换技术。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将原料中的化学能直接转变成电能的“化学能发电”装置，其能量转换效率不受卡诺循环的限制，电池组的发电效率可达50％以上，PEMFC具有环境友好、启动特性优良和能量转换效率高等特征，可望在诸多领域得到应用。然而，因为其运行寿命低、铂材料昂贵等不足仍限制其大规模商业化。
[0003] 对于大多数PEMFC而言，铂是膜电极组件(Membrane Electrode Assembly,MEA)中必不可少的。因此，对于工业用PEMFC，如何制定满意的运行方法以提高剩余使用寿命(Remaining Useful Lifetime,RUL)是降低使用成本的主要问题之一。现有的研究报告表明，内部物理场分布的非均匀性将加速PEMFC的衰退，从而导致使用寿命缩短。因此，如何减小物理场分布的非均匀性，例如局部温度、电流等，同时保持高效的输出性能，对于提高PEMFC的耐久性具有重要意义。
[0004] 质子交换膜燃料电池(PEMFC)的极化曲线和功率曲线是表征其输出性能的有效方法。其中，功率曲线用于表征同一电流下PEMFC的输出功率。由于PEMFC的运行易受条件的影响，因此将不同操作条件下测得的功率曲线在同一坐标系下进行比较是目前一种常见的优化PEMFC运行条件的方法。对于运行温度而言，当前研究主要根据曲线上对应电流下更高的输出功率进行优化PEMFC运行条件。该方法能够有效地使PEMFC避免运行于温度过高或过低。然而，对于适宜的运行温度，尽管现有的基于传统功率曲线的方法仍然能够在不同温度下为PEMFC找到合适的功率输出区间(即电流范围)，但是此时PEMFC在不同温度下的输出功率差异较小。因此，如何进一步区分并优化PEMFC的运行条件是一个挑战。
[0005] 目前，已有研究报道PEMFC内部物理场分布的非均匀性会影响其使用寿命，并且非均匀性为PEMFC造成的影响是一个恶性循环，即：物理场分布的非均匀性会导致PEMFC内部组件衰退非均匀，而衰退的非均匀反而进一步导致PEMFC运行时物理场分布的非均匀性。因此，如何使PEMFC保持高性能输出的同时使内部物理场分布维持在一个较低的水平对于延长PEMFC耐久性在工程应用上具有重要意义。
[0006] PEMFC的极化曲线和功率曲线是评估整体性能的常见且有效的方法。极化曲线通常按照以下程序进行测试：在稳定温度和整个电流范围内(通常从零到极限电流)，通过PEMFC测试系统在每个采样时间记录电池电压、功率。目前，极化曲线主要用于优化PEMFC的运行条件以及作为评估工具。
[0007] 对于运行温度而言，当前研究主要根据曲线上对应电流下更高的输出功率进行优化PEMFC运行条件。该方法能够有效地使PEMFC避免运行于温度过高或过低。然而，对于适宜的运行温度，尽管现有的基于传统功率曲线的方法仍然能够在不同温度下为PEMFC找到合适的功率输出区间(即电流范围)，但是此时PEMFC在不同温度下的输出功率差异较小。
[0008] 综上所述，现有的质子交换膜燃料电池运行方法存在以下缺点：
[0009] (1)极化曲线和功率曲线在优化PEMFC的运行条件时主要以同一电流下PEMFC更好的输出性能为主。对于性能差异不大的适宜运行条件下，如运行温度，则依照现有技术选择更高的输出性能时对应的运行条件，存在着影响PEMFC运行寿命的问题；
[0010] (2)现有技术描述物理场分布的非均匀性主要通过实验或计算流体力学建模的形式，以图形映射的方式用于表征PEMFC物理场分布的情况。以云图方式表征的非均匀性建立与运行条件的映射关系过程较为复杂，存在着效率低、耗时长的问题。
[0011] 综上而言，迫切需要一种基于PEMFC运行时内部温度和电流密度分布的非均匀性优化适宜温度下PEMFC耐久性与输出功率的运行方法，以解决传统优化运行方法中存在的不足。
发明内容
[0012] 本发明提供一种基于PEMFC运行时内部温度和电流密度分布的非均匀性优化适宜温度下的质子交换膜燃料电池运行方法，其在考虑PEMFC运行寿命的情况下用于优化抉择不同电流区域下的运行温度，有利于质子交换膜燃料电池的耐久性、延长电池运行寿命、提升质子交换膜燃料电池的输出性能；且该运行方法的处理速率相应快。
[0013] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤1，建立PEMFC实验模型，根据PEMFC实验模型建立PEMFC的极化曲线；
[0015] 步骤2，对PEMFC实验模型进行极化曲线测试，电流密度变化为阶跃函数变化，从零到极限电流密度，其中，对每一个测试电流，提供足够且等间隔的时间让PEMFC达到稳态，记录每一个测试电流对应PEMFC达到稳态时PEMFC的输出电压和输出功率；同时，记录每一个测试电流对应PEMFC运行过程中的电流密度和温度；绘制不同温度操作条件下PEMFC的极化曲线/功率曲线；
[0016] 步骤3，调整PEMFC的操作条件，每调整一次PEMFC的操作条件，重复步骤2一次直至不再调整PEMFC的操作条件则执行步骤4；
[0017] 步骤4，在同一坐标系下绘制以同一操作参数为变量的PEMFC极化曲线与功率曲线；
[0018] 步骤5，根据步骤2记录的电流密度和温度，建立相应的数值矩阵；将物理场分布进行数值表示，得出PEMFC在某一时刻或输出电流下非均匀性的大小；
[0019] 步骤6，在不同操作条件下，分别根据操作参数绘制在同一坐标系下PEMFC温度分布、电流密度分布非均匀性关于电流密度的关系图；
[0020] 步骤7，根据PEMFC的极化曲线，首先确定PEMFC的适宜运行温度范围；其次对步骤5中数字矩阵的非均匀性的标准差进行归一化处理，再绘制关于电流密度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线,温度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线；
[0021] 步骤8，根据适宜温度运行范围内电流非均匀性与PEMFC输出功率的关系，提取相应的特征表达式计算出PEMFC输出功率；
[0022] 步骤9，将步骤2中绘制的不同温度操作条件下PEMFC的极化曲线/功率曲线和步骤7中绘制的电流密度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线/温度非均匀性与PEMFC输出功率的曲线进行对比，根据对比结果和步骤8中计算出的PEMFC输出功率，选取得出在不同电流密度运行下的最佳运行温度。
[0023] 优选地，所述PEMFC实验模型包含印刷电路板。此时的PEMFC实验模型采用的是真实物理建立的实物测试模型。
[0024] 优选地，所述步骤3中调整的PEMFC的操作条件包括温度、进气压力、气体过量系数或相对湿度。
[0025] 优选地，所述步骤4中PEMFC实验模型的操作参数的变量为温度，且以温度每次变化10℃，绘制30℃至80℃区间，每个温度对应的PEMFC功率曲线。
[0026] 优选地，所述步骤5中根据电流密度和温度，建立相应的数值矩阵的具体过程如下：
[0027] 分别建立电流密度数值矩阵和温度数值矩阵的表达式如下：
[0028]
[0029] 其中，I(k)，T(k)分别表示步骤2中每一次数据记录下PEMFC的电流密度、温度，带有不同下标的i，t分别表示不同位置中的印刷电路板对应位置下PEMFC的电流密度、温度；m和n代表数字序号变量，分别作为i，t的下标变量用以表示不同位置；k代表测试记录序号。
[0030] 优选地，采用表征数据离散程度的标准差分别对电流密度数值矩阵与温度数值矩阵中的非均匀性进行描述，相关的表达式如下：
[0031]
[0032]
[0033] 其中，EI(k)，ET(k)分别表示电流密度数值矩阵与温度数值矩阵的均值，SI(k)，ST(k)分别表示电流密度数值矩阵与温度数值矩阵中数据的离散程度，用于描述电流密度、温度的非均匀性。
[0034] 优选地，所述步骤7中对数字矩阵的非均匀性的标准差进行归一化处理的表达式如下：
[0035]
[0036]
[0037] 其中，HI(k)代表电流密度数值矩阵的标准差；HT(k)代表温度数值矩阵的标准差；SImin代表电流密度数值矩阵中数据的最小值；SImax代表电流密度数值矩阵中数据的最大值；STmin代表温度数值矩阵中的最小值；STmax代表温度数值矩阵中的最大值。
[0038] 优选地，所述步骤8中计算PEMFC输出功率的表达式如下：
[0039] P(HI)＝P0+A×HI+Bln(1‑C×HI)
[0040] P0为功率初值，A，B，C为多项式系数，HI为归一化处理后的电流非均匀性的值，P(HI)为PEMFC输出功率。
[0041] 优选地，所述步骤1中的PEMFC实验模型为利用计算流体力学仿真软件建立的PEMFC仿真模型。
[0042] 优选地，所述利用计算流体力学仿真软件建立具体过程为：利用计算流体力学仿真软件首先建立同真实实验测试用的PEMFC实验模型具有相同尺寸、材料及参数的PEMFC仿真模型；利用仿真软件中的PEMFC模块和用户自定义函数，依据真实实验测试时的操作参数对PEMFC仿真模型进行仿真运行，同样得到该操作参数下的极化曲线；通过真实实验测试用的极化曲线与仿真PEMFC仿真模型的极化曲线进行对比验证仿真结果的有效性；如在可接受的误差范围内，则进行步骤2，否则重复步骤1。推荐可接受的误差范围为10％以内。
[0043] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0044] 1、本发明在考虑PEMFC运行寿命的情况下用于优化抉择不同电流区域下的运行温度，有利于质子交换膜燃料电池的耐久性、延长电池运行寿命、提升质子交换膜燃料电池的输出性能。
[0045] 2、本发明的电池运行方法可以确保PEMFC在保持高性能输出的同时使内部物理场分布维持在一个较低的水平，有利于延长PEMFC耐久性。
[0046] 3、本发明的运行方法有利于找到减小PEMFC物理场分布的非均匀性的方法，例如在减少局部温度、电流均匀性的同时，可同时让其保持高效的输出性能，进而提高PEMFC的耐久性。
[0047] 4、本发明对PEMFC物理场分布的非均匀性采用数值进行量化/定量表达，而非传统的采用图形的方式表征局部的分布情况表达，因此表达更精准，且该运行方法的处理速率相应快。
[0048] 5、本发明构建物理场分布非均匀性与电流密度的关系，用于表征PEMFC运行工况对应物理场分布的情况；同时，构建物理场分布非均匀性与PEMFC输出功率的关系并构建特征表达式，通过计算公式量化PEMFC输出功率，进而将其可用于优化PEMFC的运行并可进一步用于性能控制系统以及延寿控制系统的建立。
[0049] 6、本发明克服了传统运行方法下仅在适宜温度范围的运行中选择更高的输出性能而无法兼顾PEMFC的输出性能以及使用寿命的缺点。
[0050] 7、本发明通过数值表征PEMFC物理场分布的非均匀性，相较于图形能够达到简化处理速度的效果，并且该非均匀性量化数值结果具有较广的适用性。
[0051] 8、本发明创造性的提出PEMFC输出功率与电流密度非均匀性的表达式，综合考虑了PEMFC输出性能和运行寿命(由非均匀性量化结果表征)。
附图说明
[0052] 图1为温度操作条件下PEMFC的极化曲线与功率曲线示意图；
[0053] 图2为本发明温度操作条件下PEMFC电流非均匀性示意图；
[0054] 图3为本发明温度非均匀性与电流密度的关系示意图；
[0055] 图4为传统运行方法下电流密度与输出功率的关系示意图；
[0056] 图5为本发明电流密度非均匀性于输出功率的关系示意图；
[0057] 图6为本发明温度非均匀性与输出功率的关系示意图；
[0058] 图7为坐标变换后本发明温度非均匀性与输出功率的关系示意图。
具体实施方式
[0059] 参照图1至图7对本发明基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法的实施例进一步说明。
[0060] 实施例1
[0061] 本发明采用适宜温度条件下PEMFC的运行进行优化，提出一种基于PEMFC非均匀性的运行方法，在考虑PEMFC运行寿命的情况下用于优化抉择不同电流区域下的运行温度。本发明基于物理场分布非均匀性的质子交换膜燃料电池运行方法主要涉及的详细步骤如下：
[0062] 步骤一，制备PEMFC实验测试模型，该PEMFC实验测试模型包括多个尺寸大小相同、具备多个区域的印刷电路(PCB)板。通过印刷电路(PCB)板以获取PEMFC运行时的电流密度和温度；
[0063] 步骤二，进行极化曲线测试，电流密度变化为阶跃函数变化，从零到极限电流密度，其中，对每一个测试电流，提供足够且等间隔的时间让PEMFC达到稳态，记录下此时PEMFC的输出电压和输出功率，如不同温度操作条件下PEMFC的极化曲线与功率曲线如图1所示。同时，从PCB板获取PEMFC运行过程中的电流密度和温度分布；
[0064] 步骤三，更改PEMFC的操作条件，如温度、进气压力、气体过量系数、相对湿度等，重复步骤二；每更改一次PEMFC的操作条件，就重复步骤二一次，直至不再更改PEMFC的操作条件，则执行步骤四。
[0065] 步骤四，在同一坐标系下绘制以同一操作参数为变量的PEMFC极化曲线或功率曲线组，以温度为例间隔10℃，绘制30℃至80℃下PEMFC的功率曲线；
[0066] 步骤五，根据步骤二中PCB板获取的电流密度和温度分布值，建立相应的数值矩阵，其中矩阵中的数值代表PCB获取的值，而矩阵中数值的位置与PCB板的位置对应，电流密度数值矩阵I(k)与温度数值矩阵T(k)的映射关系如下表达式(1)：
[0067]
[0068] 其中，I(k)，T(k)分别表示步骤2中每一次数据记录下PEMFC的电流密度、温度，带有不同下标的i，t分别表示不同位置中的印刷电路板对应位置下PEMFC的电流密度、温度；m和n代表数字序号变量，分别作为i，t的下标变量用以表示不同位置；k代表测试记录序号。
[0069] 本发明拟采用表征数据离散程度的标准差分别对表达式(1)中的非均匀性进行描述，相关的表达式如(2)(3)：
[0070]
[0071]
[0072] 其中，EI(k)，ET(k)分别表示电流密度数值矩阵与温度数值矩阵的均值，SI(k)，ST(k)分别表示电流密度数值矩阵与温度数值矩阵中数据的离散程度，用于描述电流密度、温度的非均匀性。
[0073] 通过表达式(1)(2)(3)将物理场分布进行数值表示，直观地反映PEMFC在某一时刻或输出电流下非均匀性的大小；
[0074] 步骤六，在不同操作条件下，分别建立PEMFC温度分布、电流密度分布非均匀性关于电流密度的关系，按参数绘制于同一坐标系下，如图2和图3所示；
[0075] 步骤七，根据步骤二获取的极化曲线，首先确定PEMFC的适宜运行温度范围(如本例中的50℃至60℃)，随后将步骤五中表征非均匀性的标准差按表达式(4)进行归一化处理，绘制关于非均匀性与PEMFC输出功率的曲线，如图4和图5所示；
[0076]
[0077] 式(4)中，HI(k)代表电流密度数值矩阵的标准差；HT(k)代表温度数值矩阵的标准差；SImin代表电流密度数值矩阵中数据的最小值；SImax代表电流密度数值矩阵中数据的最大值；STmin代表温度数值矩阵中的最小值；STmax代表温度数值矩阵中的最大值。
[0078] 步骤八，根据适宜温度运行范围内电流非均匀性与PEMFC输出功率的关系，提取相应的特征表达式，如式(5)所示：
[0079] P(HI)＝P0+A×HI+Bln(1‑C×HI) (5)
[0080] 式(5)中，P0为功率初值，A，B，C为多项式系数，HI为归一化处理后的电流非均匀性的值，P(HI)为PEMFC输出功率。
[0081] 步骤九，比较传统极化曲线/功率曲线(图1)、传统运行方法下电流密度与输出功率的关系示意图(图4)、本发明提出的功率曲线(图5，图6，图7)，即可分析出PEMFC运行时物理场分布非均匀性的功率曲线的优势，根据表达式(5)及图4、图5、图6在不同电流密度的运行下，选取最佳的运行温度，即可实现保证PEMFC高效输出的同时维持较低的电流密度非均匀性，以延长PEMFC耐久性。
[0082] 本发明在考虑PEMFC运行寿命的情况下用于优化抉择不同电流区域下的运行温度，有利于质子交换膜燃料电池的耐久性、延长电池运行寿命、提升质子交换膜燃料电池的输出性能；且该运行方法的处理速率相应快。电池运行方法可以确保PEMFC在保持高性能输出的同时使内部物理场分布维持在一个较低的水平，有利于延长PEMFC耐久性。本发明的运行方法有利于找到减小PEMFC物理场分布的非均匀性的方法，例如在减少局部温度、电流均匀性的同时，可同时让其保持高效的输出性能，进而提高PEMFC的耐久性。本发明对PEMFC物理场分布的非均匀性采用数值进行量化/定量表达，而非传统的采用图形的方式表征局部的分布情况表达，因此表达更精准。本发明构建物理场分布非均匀性与电流密度的关系，用于表征PEMFC运行工况对应物理场分布的情况；同时，构建物理场分布非均匀性与PEMFC输出功率的关系并构建特征表达式，通过计算公式量化PEMFC输出功率，进而将其可用于优化PEMFC的运行并可进一步用于性能控制系统以及延寿控制系统的建立。本发明克服了传统运行方法下仅在适宜温度范围的运行中选择更高的输出性能而无法兼顾PEMFC的输出性能以及使用寿命的缺点。本发明通过数值表征PEMFC物理场分布的非均匀性，相较于图形能够达到简化处理速度的效果，并且该非均匀性量化数值结果具有较广的适用性。本发明创造性的提出PEMFC输出功率与电流密度非均匀性的表达式，综合考虑了PEMFC输出性能和运行寿命(由非均匀性量化结果表征)。
[0083] 实施例2
[0084] 实施例2与实施例1的步骤基本均相同，仅采用的不是真实实验用的PEMFC真实模型，而是利用仿真软件建立的仿真PEMFC仿真模型。
[0085] 仿真模型的建立过程如下：
[0086] 利用计算流体力学仿真软件首先建立同实验测试用PEMFC具有相同尺寸、材料及参数的PEMFC模型；利用仿真软件中的PEMFC模块和用户自定义函数，依据实验测试时的操作参数对PEMFC模型进行仿真，同样得到该操作参数下的极化曲线；通过实验与仿真的极化曲线进行对比验证仿真结果的有效性，在可接受的误差范围内，则进行下一步步骤，否则重复本仿真模型建立步骤。
[0087] 本实施例基于数值模拟的方式能够良好地表征PEMFC的运行状态及其内部物理场的分布情况，因此可以利用数值仿真方法代替PCB板来获取PEMFC内部物理场的分布情况。
[0088] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
